6.3 Trigonometric Identities

三角恒等式 - 知识点总结

基本三角恒等式

基本恒等式

\( \sin^2\theta + \cos^2\theta \equiv 1 \)

推导:从单位圆方程 \( x^2 + y^2 = 1 \) 和 \( \cos\theta = x \),\( \sin\theta = y \) 得出

\( \tan\theta \equiv \frac{\sin\theta}{\cos\theta} \)

条件:\( \cos\theta \neq 0 \)(即 \( \theta \neq \frac{\pi}{2} + n\pi \),\( n \in \mathbb{Z} \))

恒等式的性质

恒等式的推导过程

基本恒等式的推导

步骤1:单位圆上任意一点 \( P(x, y) \) 满足方程 \( x^2 + y^2 = 1 \)

步骤2:对于角度 \( \theta \),有 \( \cos\theta = x \) 和 \( \sin\theta = y \)

步骤3:代入单位圆方程:\( \cos^2\theta + \sin^2\theta = 1 \)

步骤4:因此 \( \sin^2\theta + \cos^2\theta \equiv 1 \)

正切恒等式的推导

步骤1:在单位圆上,\( \tan\theta = \frac{y}{x} \)(OP的斜率)

步骤2:由于 \( \cos\theta = x \) 和 \( \sin\theta = y \)

步骤3:因此 \( \tan\theta = \frac{\sin\theta}{\cos\theta} \)

步骤4:当 \( \cos\theta \neq 0 \) 时,\( \tan\theta \equiv \frac{\sin\theta}{\cos\theta} \)

恒等式的应用

简化三角表达式

证明恒等式

求三角函数值

常用恒等式变形

基本变形

\( \sin^2\theta = 1 - \cos^2\theta \)

\( \cos^2\theta = 1 - \sin^2\theta \)

\( \tan^2\theta = \frac{\sin^2\theta}{\cos^2\theta} \)

\( \cot\theta = \frac{\cos\theta}{\sin\theta} \)(当 \( \sin\theta \neq 0 \) 时)

复合角度恒等式

\( \sin^2(n\theta) + \cos^2(n\theta) \equiv 1 \)(对于任意整数 \( n \))

\( \tan(n\theta) = \frac{\sin(n\theta)}{\cos(n\theta)} \)(当 \( \cos(n\theta) \neq 0 \) 时)

证明技巧总结

证明恒等式的一般步骤

  1. 选择起始边:通常从较复杂的一边开始
  2. 应用基本恒等式:使用 \( \sin^2\theta + \cos^2\theta \equiv 1 \) 等
  3. 因式分解:寻找公因子或使用特殊公式
  4. 化简:逐步简化表达式
  5. 验证:确保每一步都是等价的

常用证明方法

常见错误与注意事项

常见错误

解题技巧